论文题目: 具有非线性光学特性的含氟聚酰亚胺有机—无机杂化材料的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料物理与化学
作者: 邱凤仙
导师: 刘举正,周钰明
关键词: 非线性光学,有机无机杂化材料,含氟聚酰亚胺,溶胶凝胶法
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以制备具有高非线性活性和热稳定性的光学聚合物材料为目的,以简便的方法合成了一系列聚酰亚胺有机-无机杂化材料,并对其各项性能进行了研究。1.本文合成了偶氮类NLO生色分子HMNB,以6FHP和6FDA或PMDA为单体,合成了含氟聚酰亚胺,采用溶胶-凝胶法得到新的不同无机组分含量的热稳定性高的有机-无机杂化材料。将制得的含氟聚酰亚胺/SiO2杂化材料,采用FT-IR、SEM、TEM、XRD和TGA性能测试装置对材料的结构、表面形貌、无机粒子大小、晶体结构和热性能等进行了表征。电光系数γ33达23pm/V。电光系数γ33只在开始阶段有一定的衰减,从200min以后衰减非常缓慢,基本保持其初始值的95%以上,该杂化材料能初步满足器件化要求。通过测定膜于极化前后的紫外-可见光谱,得到取向发色团的序参数Φ,结果表明极化效率较高,材料的结构设计合理,并由一维刚性气体模型计算了材料的宏观二阶非线性光学系数χ（2）,经60h序参数几乎不变,有好的极化取向稳定性。2.改变有机生色分子,使用了DR1,同法合成有机-无机杂化材料。采用固态29Si MAS NMR谱研究了杂化材料的形成过程,结果表明杂化材料中是以T3、Q3、Q4结构为主,说明在杂化材料中形成了交联网状结构。杂化材料的玻璃化转变温度比聚合物高出77℃,电光系数γ33达28 pm/V。改变二酐分子,以6FDA代替PMDA,则杂化材料的玻璃化转变温度比聚合物高出76℃,电光系数γ33高达29 pm/V,该杂化材料为制备高性能的光学器件提供了基础。3.合成了苯并噻唑类衍生物的NLO生色分子NBDPA和不同无机组分含量的含氟聚酰亚胺/SiO2杂化材料。利用DSC法测定了FB-2和PB-2杂化材料的重要的热物理性质之—比热,实验结果用最小二乘法对273364K温度范围内的Cp实测值进行拟合,得到下列符合较好的方程: FB-2:Cp =1.1552 J K-1g-1 + 4.28×10-4 J K-2g-1 T– 3.00×104 J K g-1T-2 ; PB-2:Cp =1.1032 J K-1g-1 + 3.79×10-4 J K-2g-1 T– 4.50×104 J K g-1T-2;杂化材料的玻璃化转变温度较聚酰亚胺高出120150℃,电光系数γ33达27pm/V,基本达到实用化要求。4.合成了含氟的可制作光波导器件的、具有良好热稳定性的PI-19有机聚合物,测得该聚合物Tg为256℃,5%的热失重温度为380℃。材料在光通讯波段（1.3和1.55μm）,有2个较低吸收的“窗口”,表明PI-19可以用来制作低损耗的光通讯器件、光开关等。制得的聚合物材料具有较大的热光系数,其值为-4.13-3.72×10-4℃-1（从650nm到1310nm）,这为研制具有低驱动功率的新型数字热光开关具有一定意义。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 非线性光学效应及应用
1.3 非线性光学聚合物材料的研究进展
1.3.1 非线性光学聚合物材料的研究回顾
1.3.2 非线性光学聚合物材料的结构设计
1.3.3 非性光学聚合物材料的分类
1.3.3.1 主客掺杂型NLO 聚合物
1.3.3.2 侧链型NLO 聚合物
1.3.3.3 主链型NLO 聚合物
1.3.3.4 交链型NLO 聚合物
1.3.3.5 互穿聚合物网络型
1.4 聚酰亚胺基聚合物非线性光学材料
1.4.1 聚酰亚胺优异的综合性能
1.4.2 聚酰亚胺合成上的多途径
1.4.3 聚酰亚胺非线性光学材料
1.5 非线性光学有机-无机杂化材料的研究进展
1.6 非线性光学聚合物及杂化材料薄膜的制备
第二章 非线性光学聚合物的极化方法和电光系数的测定
2.1 非线性光学聚合物极化方法
2.1.1 热极化方法
2.1.2 电晕极化方法
2.2 非线性光学聚合物电光系数的测定
2.2.1 椭偏法测定非线性光学聚合物的电光系数
2.2.2 干涉法测定非线性光学聚合物的电光系数
2.2.3 衰减全反射法测定非线性光学聚合物的电光系数
2.3 非线性光学聚合物器件化的应用
2.4 本课题的设计
第三章 非线性光学聚酰亚胺/SiO_2纳米材料的合成、电光性质及极化取向稳定性的研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂
3.2.2 结构分析与性能测试
3.2.3 电光系数的测定
3.3 材料的制备
3.3.1 生色分子（HMNB）的合成
3.3.2 侧链型含氟聚酰亚胺的合成
3.3.3 聚酰亚胺杂化材料的合成
3.4 结果与讨论
3.4.1 化学结构的表征
3.4.2 SEM 和TEM 分析
3.4.3 杂化材料的XRD 分析
3.4.4 杂化材料的热分析
3.4.5 材料的电光性质及弛豫性能研究
3.4.6 材料的非线性光学系数及极化取向稳定性研究
3.5 结论
第四章 以生色分子DR1为侧链的杂化材料的合成、表征及电光性质的研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂
4.2.2 结构分析与性能测试
4.2.3 电光系数的测定
4.3 材料的制备
4.4 结果与讨论
4.4.1 材料的溶解性
4.4.2 材料的结构设计和FT-IR 谱图结果
4.4.3 固态~(29)SiMAS NMR 谱图结果
4.4.4 杂化材料的SEM 和TEM 图
4.4.5 杂化材料的热性能表征
4.4.6 杂化材料的X-射线衍射
4.4.7 材料的电光性质
4.5 结论
第五章 含苯并噻唑类生色分子聚酰亚胺/SiO_2纳米杂化材料的合成、形貌、热动力学及电光性能的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂
5.2.2 结构分析与性能测试
5.2.3 电光系数的测定
5.3 材料的制备
5.3.1 生色分子N-甲基-N-[4-[（6-硝基苯并噻唑-2-取代)二氮烯基]苯基]-2-氨基乙醇（NBDPA）的合成的合成
5.3.2 含苯并噻唑类生色分子的聚酰亚胺/SiO_2杂化材料的合成
5.4 结果与讨论
5.4.1 材料的FT-IR 谱图结果
5.4.2 材料的 SEM 和 TEM 谱图结果
5.4.3 杂化材料的X-射线衍射
5.4.4 杂化材料比热的测定
5.4.4.1 比热测定的原理
5.4.4.2 比热测定过程和结果
5.4.5 杂化材料的热性能表征
5.4.6 材料的电光性质
5.5 结论
第六章 侧链型聚酰亚胺薄膜的热光性质研究
6.1 概述
6.2 聚合物热光开关
6.3 实验部分
6.3.1 试剂
6.3.2 性能测试
6.3.3 热光系数的测定
6.3.4 聚合物的制备
6.4 结果与讨论
6.4.1 聚合物的热稳定性分析
6.4.2 聚合物的光学性能
6.4.3 聚合物的热光性能
6.5 器件原理和理论模拟设计
6.5.1 1×2 全反射型有机聚合物光开关理论模拟设计
6.5.2 Y 型有机聚合物分支光开关理论模拟设计
6.6 结论
参考文献
第七章 总结
攻读博士期间发表的论文
致谢
发布时间: 2007-06-11
参考文献
- [1].含氟聚酰亚胺光波导材料的合成及其性能研究[D]. 高鸿.吉林大学2008
- [2].含氟聚酰亚胺的合成及摩擦学性能研究[D]. 田剑书.复旦大学2010
- [3].新型系列化不对称芳香二胺及其可溶性聚酰亚胺的设计，合成与性能研究[D]. 杨逢春.兰州大学2010
- [4].基于不对称芳香二胺单体的新型可溶性聚酰亚胺的合成与性能研究[D]. 邵瑜.兰州大学2008
相关论文
- [1].新型二阶非线性光学聚合物膜材料的设计、制备与性能研究[D]. 王耀.吉林大学2005
- [2].全芳酯侧链聚酰亚胺的合成、结构与性能研究[D]. 杨进.四川大学2005
- [3].无机—有机杂化二阶非线性光学材料的设计、合成与性能研究[D]. 崔元靖.浙江大学2005
- [4].聚酰亚胺/二氧化硅复合材料的制备与介电性能研究[D]. 章坚.浙江大学2005
- [5].含硅聚酰亚胺及其复合薄膜的制备与性能[D]. 林保平.东南大学2005
- [6].新型主链含吡啶环聚酰亚胺的合成与性能研究[D]. 王晓龙.兰州大学2007
- [7].聚酰亚胺/二氧化硅杂化材料微相结构的形成、演化及结构与性能关系的研究[D]. 秦家强.四川大学2006
- [8].侧链型聚酰亚胺二阶非线性光学材料的制备及性能研究[D]. 宋洪祥.东华大学2007
- [9].聚酰亚胺膜的硅杂化改性及其渗透汽化性能[D]. 李海瑞.西北大学2008
- [10].含氟聚酰亚胺光波导材料的合成及其性能研究[D]. 高鸿.吉林大学2008
标签：非线性光学论文; 有机无机杂化材料论文; 含氟聚酰亚胺论文; 溶胶凝胶法论文;